压电石英传感器的计重系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及压电计重结构，具体涉及压电石英传感器的计重系统。
【背景技术】
[0002]在科研、生产活动中，涉及测力的场合很多。所以，有关力的测量的传感技术研究，在整个传感技术领域占有很重要的位置。石英谐振器作为振荡器和滤波器的重要元件，在国防和民用领域得到广泛应用。但近几十年来，石英谐振器在传感测量方面的应用也日益广泛。例如，用LC切型的石英谐振器制成的石英晶体温度计，具有很好的线性温度特性。在一 80 °(:至250 0C范围内，它的测温精确度可达0.0001 °C。还有利用石英谐振频率随电极膜厚而变化的性质，可制成石英测膜厚度计，它的精确度可达10—8 cm。石英谐振器制成的传感器，因石英的物理、化学性能稳定，常常可以获得很高的测量精度。另外，这类传感器输出频率信号，与传统的模拟量输出的传感器相比，它更易于实现传感器信号的采集、处理和输出。目前在公路上进行轴重测量的装置越来越多，但普片测量精度都不高，本设计是利用AT切型的石英谐振器作为力敏感元件设计的石英谐振公路轴重传感器。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提高灵敏度，目的在于提供压电石英传感器的计重系统。
[0004]本实用新型的通过下述技术方案实现:压电石英传感器的计重系统，包括工字梁测力支架，所述工字梁测力之间包括从上至下依次顺接在一起的上横板、中竖板、下横板，所述中竖板的侧壁开有多个等间距的通孔，所述通孔的横切面形状为正八边形，通孔横切面有2个对称的边平行于上横板的上表面，在该通孔内设置有振荡电路和AT切石英谐振器，在通孔两端口分别设置有密封板，密封板上安装有信号接头，信号接头通过导线与AT切石英谐振器的电极连接，振荡电路与AT切石英谐振器的两个电极相连。
[0005]本设计是利用AT切型的石英谐振器作为力敏感元件设计的石英谐振公路轴重传感器，用于测量车辆在行进中的轴重。石英谐振器的测力原理是:石英谐振式力传感器的敏感元件是一个具有频率高稳定度的石英谐振器，其基本部分为AT切型的圆形石英晶体平凸片做成的石英机械振子。石英振子的表面镀有纯金膜电极，当交变电场通过电极作用于石英振子时，由于石英晶体的压电效应，石英振子内将被激励起机械振动，同时在石英振子表面生成交变电荷，这些电荷通过电路形成交变电流，从而使石英振子具有导电性。当外电场的激励频率与石英振子的一阶固有频率相等时，石英振子将发生机械共振电路中的交变电流也将达到最大，产生电谐振，谐振频率等于石英振子的固有频率。通常，由于石英材料性能十分稳定，机械品质因素极高，石英谐振器频率稳定度好，只要振子所处状态不变，其谐振频率也不会发生改变。当石英振子边缘上受到应力作用时，石英振子内部的谐振状态发生改变，导致振子内部刚性产生变化，此时谐振频率也相应改变，因此可通过测量石英振子谐振频率的改变量来测出石英振子受径向应力的大小。本实用新型将传统的圆形通孔设置成横切面为八边形的通孔，经过比较，当我们采用横切面形成为八边形的通孔时，有改通孔的形变大，因此测试的灵敏度远远高于传统圆孔形的通孔。
[0006]优选的，为了克服超重物体使得工字梁测力支架过渡变形，我们在所述上横板面向下横板的一面还等间距的安装有上限位杆，所述下横板面向下横板的一面还等间距的安装有下限位杆，每一个上限位杆与一个下限位杆处于同一竖直方向，且上限位杆与下限位杆之间存在杆间间隙。采用上限位杆和下限位杆的对称支撑，辅助上横板和下横板的受力变形，防止变形过度，而操作机械损坏。
[0007]优选的，杆间间隙的大小为Icm至2cm。
[0008]优选的，上限位杆或/和下限位杆均为螺旋弹簧，采用螺旋弹簧作为上限位杆或/和下限位杆，可以使得上横板和下横板在受压后快速复原。
[0009]所述通孔的内壁上有两处向内延伸形成的环形凸起，AT切石英谐振器卡在两个环形凸起之间的夹缝内。
[0010]所述的AT切石英谐振器外周设有用于与工字梁测力支架隔绝的绝缘层。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有体积小，质量轻，稳定性好，Q值高，动态响应好，精度高、数字输出、抗干扰能力强的优点。
【附图说明】
[0012]此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中:
[0013]图1为本实用新型侧视结构示意图。
[0014]图2为本实用新型横切面结构示意图。
[0015]图3为通孔内部的结构不意图。
[0016]附图中标记及对应的零部件名称:
[0017]1、工字梁测力支架，2、振荡电路，3、AT切石英谐振器，4、密封板，5、通孔，6、信号接头，7、导线，8、环形凸起，11、上横板，12、中竖板，13、下横板，15、上限位杆，16、下限位杆。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例
[0019]如图1至图3所示，
[0020]压电石英传感器的计重系统，包括工字梁测力支架1，所述工字梁测力之间包括从上至下依次顺接在一起的上横板U、中竖板12、下横板13，所述中竖板的侧壁开有多个等间距的通孔5，所述通孔的横切面形状为正八边形，通孔5横切面有2个对称的边平行于上横板的上表面，在该通孔内设置有振荡电路2和AT切石英谐振器3，在通孔两端口分别设置有密封板4，密封板上安装有信号接头，信号接头通过导线7与AT切石英谐振器的电极连接，振荡电路与AT切石英谐振器的两个电极相连。
[0021]本设计是利用AT切型的石英谐振器作为力敏感元件设计的石英谐振公路轴重传感器，用于测量车辆在行进中的轴重。石英谐振器的测力原理是:石英谐振式力传感器的敏感元件是一个具有频率高稳定度的石英谐振器，其基本部分为AT切型的圆形石英晶体平凸片做成的石英机械振子。石英振子的表面镀有纯金膜电极，当交变电场通过电极作用于石英振子时，由于石英晶体的压电效应，石英振子内将被激励起机械振动，同时在石英振子表面生成交变电荷，这些电荷通过电路形成交变电流，从而使石英振子具有导电性。当外电场的激励频率与石英振子的一阶固有频率相等时，石英振子将发生机械共振电路中的交变电流也将达到最大，产生电谐振，谐振频率等于石英振子的固有频率。通常，由于石英材料性能十分稳定，机械品质因素极高，石英谐振器频率稳定度好，只要振子所处状态不变，其谐振频率也不会发生改变。当石英振子边缘上受到应力作用时，石英振子内部的谐振状态发生改变，导致振子内部刚性产生变化，此时谐振频率也相应改变，因此可通过测量石英振子谐振频率的改变量来测出石英振子受径向应力的大小。本实用新型将传统的圆形通孔设置成横切面为八边形的通孔，经过比较，当我们采用横切面形成为八边形的通孔时，有改通孔的形变大，因此测试的灵敏度远远高于传统圆孔形的通孔。
[0022]优选的，为了克服超重物体使得工字梁测力支架过渡变形，我们在所述上横板11面向下横板的一面还等间距的安装有上限位杆15，所述下横板13面向下横板的一面还等间距的安装有下限位杆16，每一个上限位杆15与一个下限位杆处于同一竖直方向，且上限位杆15与下限位杆之间存在杆间间隙。采用上限位杆和下限位杆的对称支撑，辅助上横板和下横板的受力变形，防止变形过度，而操作机械损坏。
[0023]优选的，杆间间隙的大小为Icm至2cm。
[0024]优选的，上限位杆15或/和下限位杆均为螺旋弹簧，采用螺旋弹簧作为上限位杆15或/和下限位杆，可以使得上横板和下横板在受压后快速复原。
[0025]所述通孔5的内壁上有两处向内延伸形成的环形凸起8，AT切石英谐振器3卡在两个环形凸起8之间的夹缝内。
[0026]所述的AT切石英谐振器外周设有用于与工字梁测力支架隔绝的绝缘层。
[0027]同时本本实用新型基于石英谐振器测力原理的石英谐振公路轴重传感器的结构，如图1至图3所示，其包括工字梁测力支架1、振荡电路2、AT切石英谐振器3和两个密封板4。工字梁测力支架I由特制合金钢制作，其由上横板11、中竖板12和下横板13组成。工字梁测力支架I中部，即中竖板12上等间距开设有多个左右相通的通孔
5。工字梁测力支架I的长和宽度可根据公路宽度需要而设计生产，一般50Cm至200cm均可，通孔5按照间隔50至100毫米的距离均布在中竖板12上，一般共5个测力单
J L ο
[0028]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.压电石英传感器的计重系统，其特征在于，包括工字梁测力支架(I)，所述工字梁测力之间包括从上至下依次顺接在一起的上横板(11)、中竖板(12)、下横板(13)，所述中竖板的侧壁开有多个等间距的通孔(5)，所述通孔的横切面形状为正八边形，通孔(5)横切面有2个对称的边平行于上横板的上表面，在该通孔内设置有振荡电路(2)和AT切石英谐振器(3)，在通孔两端口分别设置有密封板(4)，密封板上安装有信号接头，信号接头通过导线(7)与AT切石英谐振器的电极连接，振荡电路与AT切石英谐振器的两个电极相连； 所述上横板(11)面向下横板的一面还等间距的安装有上限位杆(15)，所述下横板(13)面向下横板的一面还等间距的安装有下限位杆(16)，每一个上限位杆(15)与一个下限位杆处于同一竖直方向，且上限位杆(15)与下限位杆之间存在杆间间隙。2.根据权利要求1所述的压电石英传感器的计重系统，其特征在于，杆间间隙的大小为I cm至2cm ο3.根据权利要求1所述的压电石英传感器的计重系统，其特征在于，所述上限位杆(15)或/和下限位杆均为螺旋弹簧。
【专利摘要】本实用新型公开了压电石英传感器的计重系统，包括工字梁测力支架，所述工字梁测力之间包括从上至下依次顺接在一起的上横板、中竖板、下横板，所述中竖板的侧壁开有多个等间距的通孔，所述通孔的横切面形状为正八边形，通孔横切面有2个对称的边平行于上横板的上表面，在该通孔内设置有振荡电路和AT切石英谐振器，在通孔两端口分别设置有密封板，密封板上安装有信号接头，信号接头通过导线与AT切石英谐振器的电极连接，振荡电路与AT切石英谐振器的两个电极相连。
【IPC分类】G01G3/16, G01G19/03
【公开号】CN205373835
【申请号】CN201521098211
【发明人】王显波, 王天雄, 周禄雄, 饶绍兵
【申请人】四川省三台水晶电子有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2015年12月25日